IP地址划分与子网掩码

目录

前言

1. IP地址

1.1 IP地址的涵义

1.2 IP地址分类

1.3 特殊IP地址

2. 子网掩码

2.1 子网掩码的涵义

2.2 子网掩码的计算

2.3子网划分——子网掩码的借位划分

总结

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前言

一台网络设备，它在网络上的地址什么？由什么组成？又是怎么得出这个逻辑上的“网络”地址的呢？本文浅谈网络“地址”

1. IP地址

1.1 IP地址的涵义

网络设备在网络中的逻辑地址，用来标识设备的具体地址，是该设备在Internet上的唯一标识，或者说，唯一地址。数据需要通过此进行寻址传输。

IP地址是由32位二进制数组成，为了方便记忆，我们人为把它分为四部分来记忆，每部分由8位二进制的数组成，中间用圆点隔开，形式为：“XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX ”。然后记忆时或者说表述时，是将8位二进制数转换成（我们习惯的）一位十进制数来表述，方便我们进行传达和记忆。

比如：11010010.01001001.10001100.00000110 这样一个设备的IP地址，我们可以把它写成210.73.140.6，来记忆。

那IP地址总共有从0.0.0.0~255.255.255.255（IP地址的范围）（约43亿个

注:这里所说的IP地址指的都是IPV4。IPV6尚且复杂暂不考虑。

补充：mac地址，是设备的全球唯一编号，固定不可更改，采用16进制 比较复杂。为了简化流程 加入了ip地址方便操作

IP地址 你的 【家庭住址】； mac 你家里的【某一个具体的人】

1.2 IP地址分类

       IP地址为了方便管理和记忆，按照不同分类标准被人为划分了几种类别。下面将介绍几种类别。

       IP地址在被划分类别前，首先引入了网络位和主机位两个概念。即32位IP地址，划分为网络位和主机位两部分。

      一段被称为网络位，则另一段被称为主机位。

      网络位，对应的是网段（类比相当于区号），同一网段的设备可直接通讯，即同一网段的IP地址可直接进行通讯，不同网段的地址则需要借助“网关”转发来实现通讯；

      主机位，对应的是具体设备（类比相当于具体号码）

      所以一段IP地址是由 网络位+主机位 构成，且网络位在高位（即在前），主机位在低位（即在后）（人为规定）

，按人为规定类别划分，IP地址被划分为ABCDE五类。

具体分类：

IP地址=（用字母abcd来表示IP地址的一位8个二进制），网络位/主机位 :a./b.c.d

A类，a./b.c.d。网络位a中8位二进制的第一个比特位为“0”，即a为1xxxxxxx，b.c.d为主机位，是网段中主机的个数。（A类大约有1600w个）

范围是从10000000~11111111。换算成十进制是0~127（以下都用十进制表示范围），其中0和127又是一个比较特殊的地址，实际ip的可用范围是1~126。

网段的个数为2^可变网段（固定1个，8-1），即2^7。主机位数是2^主机位，即2^24 。

B类，a.b./c.d。网络位a中8位二进制的第一个比特位为“1”，第二个比特位为“0”，即a为10xxxxxx，b.全为可变网络位，c.d为主机位，是网段中主机的个数。（B类有65535个）

范围是从[10]000000~[10]111111。换算成十进制是128~191（以下都用十进制表示范围），其中128和191又是一个比较特殊的地址，实际ip的可用范围是129~190。

网段的个数为2^可变网段（固定2个，16-2），即2^14。主机位数是2^主机位，即2^16 。

C类，a.b.c./d。网络位a中8位二进制的第一个比特位为“1”，第二个比特位为“1”，第三个比特位为“0”，即a为110xxxxx，b.c.全为可变网络位，d为主机位，是网段中主机的个数。（C类大约有200w个）

范围是从[100]00000~[110]11111。换算成十进制是192~223（以下都用十进制表示范围），其中192和223又是一个比较特殊的地址，实际ip的可用范围是192~222。

网段的个数为2^可变网段（固定3个，24-3），即2^21。主机位数是2^主机位，即2^8 。

D类（224~239）为组播地址，在此不展开论述。（keepalive，

E类（240~255）为科研类地址，在此不展开论述。

按公私划分，分为公网、私网两类

私网：全球不可达，具有区域性，局限性，局域网，公司内网。

公网：全球可达，无论我在地球上的何处都能到达，全球唯一。

私有IP地址：

A类：10.0.0.0~10.255.255.255

B类：172.16.0~172.31.255.255

C类：192.168.0.0~192.168.255.255

公有IP地址：

A类：1.0.0.0~9.255.255.255

          11.0.0.0~126.255.255.255

B类：128.0.0.0~172.15.255.255

          172.32.0.0~191.255.255.255

C类：192.0.0.0~192.167.255.255

          192.169.0.0~223.255.255.255

1.3 特殊IP地址

• 0.0.0.0

       0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示所有不清楚的主机和目的网络（代表任意地址）

• 255.255.255.255

       广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域（局域网)的所有主机。

• 127.0.0.1～127.255.255.254（保留地址）

      本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的 数据包

（ping127.0.0.1可以看自己网卡有没有问题？还是说外部问题？）

• 224.0.0.0到239.255.255.255

       组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序

• 169.254.x.x（微软保留地址）

（出错，无服务器，手动 /自动分配）

1、人为去设置IP地址（手动）

2、通过技术手段，电脑自动获取，如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样的地址。

2. 子网掩码

2.1 子网掩码的涵义

netmask子网掩码：子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，即用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。并说明该IP地址是在局域网上，还是在广域网上。

组成上：它是由32位或128位（IPv6）二进制的数字，用来和IP成对使用，用来确认IP地址中的网络ID和主机ID。

对应网络ID的位为1，对应主机ID的位为0,范例:255.255.255.0 ，表现为连续的高位为1，连续的低位为0,即11111111.11111111.11111111.00000000

2.2 子网掩码的计算

步骤： 

1.将子网掩码按32位二进制展开

2.将IP地址转成二进制

3.将子网掩码和IP地址做“与”运算，求出结果——网段

4.再将网段转换成十进制

2.3子网划分——子网掩码的借位划分

划分子网：将一个大网（主机数多，主机id多）分割成多个小网，网络id向主机id借位，将划分成2^n个子网，以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。

一：IP地址的组成是两部分，网络号+主机号。

二：位数与个数的关系，2的N次方。每段IP数是0~255=256个，位数总共是8+8+8+8=32位（每8位即2的8次方=256）

三：掩码分成四段，每段8位，共32位。

四：分成三步得出子网划分。

1：块大小。（也叫主机块：指主机个数，一段主机IP范围）

2：子网数。（也叫子网块：指子网个数，一段子网IP范围）

3：其它数。

例题讲解

已知掩码位数，求掩码。
题：255.255.255.0/28

解：已知/28是第四段，32-28=4位掩码数。2的4次方=16个IP数。每段是256，即256-16=240。

（也可对照我制作的表快速找出答案）

已知掩码解IP地址个数。
题：255.255.255.252，多少个IP地址？多少个主机地址？

解：每段IP个数是256。然后256-252=4个IP地址，减去一个网络地址，一个广播地址剩余共2个主机地址，即4-2=2主机地址。

知道网络地址块解子网数。
题：某公司得到一个B类网络地址块，需要划分成若干个包含1000台主机的子网数，则可以划分成多少个子网数？

解：IP地址的组成是网络号+主机号，这里是B类即16位网络号+16位主机号。

1000小于2的10次方=1024。（这里要分配的IP地址一定要大于需要的主机地址）

16位主机位被借去10位，还剩6位，2的6次方=64。所以可以划分成64个子网数。

知道IP地址段以及掩码，求子网数和主机数。
题：一个C类网络192.168.10.0子网掩码255.255.255.192，求子网数、主机数 。

解：C类默认掩码是/24，题中子网掩码255.255.255.192就是/26 子网数：本来是C类掩码/24，现在是/26向右借了2位，26-24=2，增加的子网个数是 2的2次方=4个子网。

主机数：就是求块大小，/26是在第四段变化所以用 32-26=6 2的6次方=64个IP地址数。 IP地址段范围是0~63 64~127 128~191 192~255。

所以：是4个子网数，主机数为每个子网的IP地址数减去2，64-2=62。

子网划分的好处
减少网络流量

提高网络性能

提高安全性

总结

一个网络设备它在网络上的地址是由IP地址和子网掩码共同构成的，有IP地址就必须得标出这台设备所在的网段——也就是子网掩码，二者缺一不可，两者所在一起的涵义共同标识了这台设备在互联网中的“门牌号”，有助于我们清晰辨别各位设备的“身份”。

IP和子网掩码都分别是由32位连续的二进制数构成，IP由网络位和主机位组成，而它的子网掩码则是将IP的高位网络位变成连续的1，低位主机位变成连续的0，与之IP地址做“与运算”后得到的一组32位二进制数的结果。

全球IP地址里分为公网和私网，各范围内的地址段有的也都有特殊的含义，需要我们来记住。

子网掩码也被用来划分子网，将一个大网划分很多小网，来避免资源的浪费。

以上。